基于驰振的压电能量采集器建模与实验研究

在压电能量采集器分布参数模型的基础上,对驰振作用下悬臂式压电能量采集器的振动和能量采集情况作进一步理论分析,得到质量块起振风速以及从起振到驰振过程中所采集到功率的解析解。利用直流式闭口低速风洞分别对正三棱柱、正四棱柱悬臂式压电能量采集器进行实验测试,结果表明,正四棱柱能量采集器和正三棱柱能量采集器的采集功率分别达到0.248 5 mW和0.125 9 mW。通过对采集功率和电压时程曲线进行对比,其理论解和实验值吻合程度较高,理论模型具有较高精度。通过理论模型分析发现：风速越大,质量块质量越小,能量采集器采集功率越高;对于不同条件下的能量采集器均存在最优外载阻值,低风速下还会出现双最优外载阻值。     

转子-轴承系统小裂纹识别的HHT谱分析方法

针对低转速工况下转子-轴承系统小裂纹识别难的问题,提出Hilbert-Huang变换谱和边际谱分析的方法。分别建立刚性支承及轴承支承的裂纹转子模型,比较二者频谱差异,并采用四阶Runge-Kutta法求解重力占优背景下裂纹转子-轴承系统动力学方程;对时域信号进行经验模态分解,提取其IMF分量,计算各IMF分量的HHT谱及边际谱,并对无裂纹和小裂纹情况进行分析。结果表明,对于受非线性油膜力影响的裂纹转子-轴承系统,HHT方法能够很好体现裂纹刚度随时间变化的过程;通过EMD方法分解出的IMF分量,在小裂纹、低转速下对裂纹的变化有很好的敏感性,能有效识别转子-轴承系统的小裂纹故障。     

单摆大振幅振动的解析逼近解

构造了单摆大振幅振动的高精度解析逼近周期和周期解.首先,利用Maclaurin展开和Chebyshev多项式加速技术将单摆振动方程中的正弦型恢复力用三次多项式近似代替,得到一个Duffing型方程;然后,将牛顿法与谐波平衡法结合起来建立Duffing方程的解析逼近周期及周期解,从而给出单摆振动的解析逼近解.因此,在求解过程中避免了关于参数的非线性代数方程组的出现,只需解线性代数方程组就能建立单摆振动的解析逼近周期及周期解.几乎在振幅(初始摆角)的全部取值范围内,与数值方法给出"精确"周期及周期解比较,得到的解析逼近解都有很高的逼近精度.     

非线性奇异振子的解析逼近解

利用修正的牛顿-谐波平衡法建立了非线性奇异振子的解析逼近周期和周期解．通过改写控制方程和选取简单、合适的校正项对牛顿-谐波平衡法进行了修正.构造的两个解析逼近周期和周期解不仅在振幅和参数全部取值范围内有效且能快速地收敛到精确解；两个逼近周期与精确周期的百分比误差分别低于0.92%和0.09%，后者比已有结果精度高。     

转子-轴承系统小裂纹识别的HHT谱分析方法

针对低转速工况下转子-轴承系统小裂纹识别难的问题,提出Hilbert-Huang变换谱和边际谱分析的方法。分别建立刚性支承及轴承支承的裂纹转子模型,比较二者频谱差异,并采用四阶Runge-Kutta法求解重力占优背景下裂纹转子-轴承系统动力学方程;对时域信号进行经验模态分解,提取其IMF分量,计算各IMF分量的HHT谱及边际谱,并对无裂纹和小裂纹情况进行分析。结果表明,对于受非线性油膜力影响的裂纹转子-轴承系统,HHT方法能够很好体现裂纹刚度随时间变化的过程;通过EMD方法分解出的IMF分量,在小裂纹、低转速下对裂纹的变化有很好的敏感性,能有效识别转子-轴承系统的小裂纹故障。     

基于驰振的压电能量采集器建模与实验研究

针对低信噪比环境下核电站松动件的检测,以降低误报率、漏报率为目标,提出了一种基于盲解卷积算法的松动部件冲击响应提取方法,并进一步结合支持向量机分类辨识算法,给出了一种低信噪比环境下核电站松动部件检测方法。利用叠加实堆背景噪声的平板钢球跌落实验数据开展了报警研究,并对盲解卷积算法进行了参数优化设计。结果表明：优化后的盲解卷积算法能够很好地恢复出信噪比低至-20dB的冲击响应信号,并使噪声能量降低了75%,有效抑制了噪声;给出的松动部件检测方法在信噪比低至-14dB时,仍具有极低的漏报率,并且噪声误报率和脉冲干扰误报率为零,因而具有良好的抗误报、抗漏报能力。     

Helmholtz声学超材料带隙特性分析

为了有效抑制和调控特定频率范围内的声音,本文提出了一种具有Helmholtz谐振腔的声学超材料,通过有限元分析了其能带结构和传输谱,通过对带隙边缘本征模的研究,分析了带隙形成机理,研究了Helmholtz谐振腔的结构参数对能带结构的影响。结果表明：能带结构和传输谱中衰减频率范围基本一致;随着Helmholtz声学超材料内颈(内腔)半径、内颈(内腔)高度和腔体的改变,带隙的起始频率、截止频率和带宽均有增大或减小的变化趋势。对该结构的带隙特性研究,拓宽了对Helmholtz声学超材料的设计和研究思路。     

圆弧翼型叶片力学模型的计算及气动特性研究

提出一个二维圆弧翼型的力学模型,以非定常伯努利方程为基础,在不考虑来流所引起环量的情况下,计算得到叶片所受到的法向力、升力和阻力的表达式。在计算过程中,采用儒可夫斯基保角变换法将圆弧翼型上的位移、速度等转换为极坐标形式,简化计算分析过程。在此基础上,通过给定攻角随时间变化的函数,分析得到叶片在连续时间域的非定常受力变化曲线,并探讨不同拱高圆弧翼型受力的变化规律,为研究更为复杂翼型叶片的气动性能奠定基础。